[發(fā)明專(zhuān)利]低電導(dǎo)溫度系數(shù)環(huán)氧樹(shù)脂/富勒烯復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011396579.X
• 申請(qǐng)日: 2020-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112646316A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹立;王琨;楊威;陳赟;陳新;張翀;張卓;顏丙越;孫漢雷;杜伯學(xué);孔曉曉;李進(jìn);王義方
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司;天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08L63/00
• 分類(lèi)號(hào): C08L63/00;C08K3/04;H01B3/40
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發(fā)明涉及一種低電導(dǎo)溫度系數(shù)環(huán)氧樹(shù)脂/富勒烯復(fù)合材料及其制備方法，其技術(shù)特點(diǎn)是：環(huán)氧樹(shù)脂/富勒烯復(fù)合材料的原料組分及其組分的質(zhì)量份數(shù)為：富勒烯顆粒0.05～0.5份，環(huán)氧樹(shù)脂100份，固化劑85份。該復(fù)合材料的制備方法包括：原料混合步驟和材料固化步驟。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，其在環(huán)氧樹(shù)脂材料中摻入富勒烯顆粒，降低了電導(dǎo)率對(duì)溫度的依賴特性，削弱電氣設(shè)備中的電場(chǎng)畸變，為電氣設(shè)備電場(chǎng)均化及結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供有效方案，有效地解決了直流電氣設(shè)備由溫度引起的電場(chǎng)畸變問(wèn)題，可廣泛用于在直流電力系統(tǒng)絕緣材料領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于絕緣材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種低電導(dǎo)溫度系數(shù)環(huán)氧樹(shù)脂/富勒烯復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，跨區(qū)域、遠(yuǎn)距離電力傳輸已經(jīng)成為解決能源傳輸?shù)闹匾绞街弧４笮湍茉春拓?fù)荷中心之間的傳輸距離通常為1000-3000公里。傳統(tǒng)的特高壓交流系統(tǒng)已不能滿足大容量遠(yuǎn)距離輸電的要求。高壓直流輸電(HVDC)，特別是特高壓直流輸電(UHVDC)憑借其低損耗、大容量、占地小、高效穩(wěn)定等特點(diǎn)，被證明是遠(yuǎn)距離高效可靠輸電的理想解決方案。

在直流電力系統(tǒng)中，絕緣的主要問(wèn)題是電場(chǎng)分布問(wèn)題。在交流情況下，絕緣材料電場(chǎng)取決于絕緣材料的介電常數(shù)，而介電常數(shù)對(duì)溫度并不敏感；直流情況與交流大不相同，直流下電場(chǎng)分布取決于絕緣材料的電導(dǎo)特性，而電導(dǎo)特性高度依賴于溫度，根據(jù)Arrhenius方程，電導(dǎo)與溫度呈現(xiàn)非線性指數(shù)分布，這使得在溫度梯度的影響下，絕緣材料的電導(dǎo)率呈現(xiàn)數(shù)量級(jí)上的差異，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行工況下電氣設(shè)備內(nèi)部電場(chǎng)畸變十分嚴(yán)重，而且以數(shù)量級(jí)倍增的電導(dǎo)率會(huì)導(dǎo)致泄露電流過(guò)大，也會(huì)引起發(fā)熱異常。特別是直流套管，在大電流下導(dǎo)體由于焦耳發(fā)熱產(chǎn)生熱量，絕緣介質(zhì)通常為“熱的不良導(dǎo)體”，使得套管散熱問(wèn)題嚴(yán)重，整體上呈現(xiàn)出由內(nèi)到外的溫度梯度分布。加之套管主絕緣為多層鋁箔-皺紋紙-環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合結(jié)構(gòu)，界面處在直流作用下存在顯著的空間電荷效應(yīng)，更加畸變了絕緣材料中的電場(chǎng)分布，導(dǎo)致絕緣材料加速劣化，甚至壽命降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種低電導(dǎo)溫度系數(shù)環(huán)氧樹(shù)脂/富勒烯復(fù)合材料及其制備方法，解決直流電氣設(shè)備由溫度引起的電場(chǎng)畸變問(wèn)題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種低電導(dǎo)溫度系數(shù)環(huán)氧樹(shù)脂/富勒烯復(fù)合材料，其原料組分及其組分的質(zhì)量份數(shù)為：

富勒烯顆粒 0.05～0.5份；

環(huán)氧樹(shù)脂 100份；

固化劑 85份。

進(jìn)一步，所述富勒烯顆粒采用直徑為1nm、純度99.5％的富勒烯顆粒；所述環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E51；所述固化劑為甲基四氫苯酐酸酐。

進(jìn)一步，所述富勒烯顆粒為0.05份、0.1份或0.5份，所述制得的低電導(dǎo)溫度系數(shù)環(huán)氧樹(shù)脂/富勒烯復(fù)合材料分別為EP/C60-0.05、EP/C60-0.1或EP/C60-0.5。

一種低電導(dǎo)溫度系數(shù)環(huán)氧樹(shù)脂/富勒烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、原料混合步驟：將富勒烯顆粒加入到乙醇中，得到富勒烯乙醇混合溶液；在富勒烯乙醇混合溶液中加入環(huán)氧樹(shù)脂，經(jīng)過(guò)超聲處理得到均勻分散體；使用磁力攪拌器均勻攪拌以去除乙醇，獲得環(huán)氧樹(shù)脂與富勒烯顆粒的混合物；

步驟2、材料固化步驟：將環(huán)氧樹(shù)脂與富勒烯顆粒的混合物與固化劑混合，使用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，將攪拌獲得的混合物進(jìn)行脫氣處理以去除氣泡，將脫氣后的混合物倒入模具中，然后進(jìn)行固化。

進(jìn)一步，所述步驟1中乙醇和富勒烯顆粒以重量比1：100混合得到富勒烯乙醇混合溶液。

進(jìn)一步，所述步驟1中的超聲處理的時(shí)間為1小時(shí)。